Métodos analíticos baseados em difração são amplamente usados ​​em laboratórios, mas eles lutam para estudar amostras menores do que um micrômetro. Pesquisadores do Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CNRS / Ensicaen / Unicaen), o Laboratoire Catalyze et Spectrochimie (CNRS / Ensicaen / Unicaen), e a Academia de Ciências da República Tcheca, no entanto, teve sucesso no uso de difração de elétrons para revelar a estrutura dos nanocristais2. O método deles é tão sensível que até mesmo localizou a posição dos átomos de hidrogênio pela primeira vez, que é crucial para acessar a morfologia das moléculas ou o tamanho das cavidades em materiais porosos. Essa pesquisa, publicado em 13 de janeiro, 2017, fez a primeira página do jornal Ciência .

A difração de raios X ou nêutrons por cristais é um método de escolha para a obtenção da estrutura atômica de sólidos cristalinos essencial para a compreensão das propriedades dos materiais, mecanismos reacionais ou biomoléculas como proteínas ou DNA. Contudo, esta técnica requer cristais da ordem de um micrômetro, no caso de raios-X, e de um milímetro, no caso dos nêutrons. A difração de elétrons permite o estudo de amostras nanométricas, graças à forte interação com o material dessas partículas carregadas. A desvantagem é que múltiplas difrações ocorrem e reduzem a qualidade dos resultados obtidos.

Na teoria cinemática da difração, presume-se que as partículas difratadas sofrem um único evento de difração. Esta aproximação simplifica consideravelmente as análises de raios-X e nêutrons, mas não funciona para elétrons. Portanto, é necessário usar a teoria dinâmica da difração, o que leva em consideração o fato de que os elétrons podem ser difratados várias vezes. Isso requer uma forma específica de processamento, e uma análise longa e complexa.

Graças a uma nova aplicação da teoria dinâmica para a análise de dados de difração de elétrons, foi possível determinar as estruturas de um composto orgânico, paracetamol, e um composto inorgânico, um aluminofosfato de cobalto. A notável sensibilidade deste método torna possível revelar a posição até mesmo dos átomos mais leves, isto é, átomos de hidrogênio. Sua posição é crucial para acessar a morfologia das moléculas orgânicas, interações fracas no material, e o tamanho das cavidades em materiais inorgânicos porosos. Localizando átomos de hidrogênio, está demonstrado que a estrutura dos numerosos compostos que formam apenas cristais muito pequenos pode agora ser resolvida em seus detalhes. Esta pesquisa abre caminho para um amplo uso da difração de elétrons para determinar a estrutura de cristais que não podem ser acessados ​​por raios-X ou difração de nêutrons.